CN100521959C - 以家畜血为原料的短肽蛋白粉制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以家畜血为原料制备血浆血球短肽蛋白粉的方法，其主要制备工艺步骤为：将家畜血用离心机分离为血浆和血球，血球经微波-酶双效破壁处理后，与血浆分别加水或混合后加水溶解，加入使蛋白质变性的变性剂，变性处理结束后加入生物酶制剂进行酶解，使血浆血球中的蛋白质酶解为短肽蛋白与氨基酸，经喷雾干燥即为制备的产品血浆或/和血球短肽蛋白粉。本发明解决了已有技术中血球细胞破壁率不高和产品中短肽和氨基态氮含量偏低的问题，同时保留了血液中的维生素、铁、钾和钙等微量元素，制备的血球或/和血浆短肽蛋白粉具有有效成分损失小，短肽和游离氨基酸含量丰富，易于消化吸收等特点，可用作仔猪饲料添加剂和食品添加剂。

Description

以家畜血为原料的短肽蛋白粉制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种以家畜血为原料生产短肽蛋白粉技术，更具体地说是涉及一种以新鲜家畜血液为基料，通过微波、生物酶法和喷雾干燥等技术措施生产血球短肽蛋白粉、血浆短肽蛋白粉和血球血浆混合短肽蛋白粉的生产技术。

二、技术背景

家畜血是一种营养丰富的高蛋白食品，以猪血为例，据测定每100g鲜猪血蛋白质含量18.9％，非蛋白质有机体1.2％，矿物质0.9％，水分79.0％。其氨基酸组成平衡，含氨基酸18种以上，其中有8种必需氨基酸和两种半必需氨基酸，必需氨基酸总量高于人乳和全蛋，特别是赖氨酸含量很高，接近9％，是肉、乳、蛋含量的两倍。除此之外，还含有多种生物酶、低分子氨化物、葡萄糖、维生素(B1、B2、B6、B12、D)、微量矿物元素(如铁、钙、钾、镁、锌、铜、磷等)，所以是一种可广泛应用于食品工业和饲料工业的动物性蛋白资源。很久以来，除有少部分干燥制成血粉外，利用较少，废弃较多，污染环境。近几年来，随着生物酶技术的迅速发展，利用蛋白酶水解猪血以提高其利用率的研究也越来越多。经酶分解可把猪血蛋白质分解成具有芳香味的短肽、氨基酸、胨等混合物，充分提高其利用价值，同时也防止了直接排放可能带来的环境危害，有重大环保意义和经济价值。

截止本发明提出，现有技术利用新鲜猪血为原料生产血浆蛋白粉和血球蛋白粉的工艺有两种：第一种方法是在新鲜猪血中加入抗凝剂，经高速离心机分离成血浆和血球原料液后分别喷雾干燥制得；第二种方法是新鲜猪血用高速离心机进行分离，分离所得的血球原料液用生物酶进行水解破壁，然后再将破壁水解液经喷雾干燥制得血球短肽蛋白占有一定比例的血球蛋白粉，而分离所得的未经酶水解的血浆原料液直接经喷雾干燥制得血浆蛋白粉。虽然第二种方法在第一种方法的基础上有了较大改进，但仍不完善。原因在于：其一是产品中的血球细胞破壁率低，细胞中的营养物质溶出率低；其二是血浆和血球蛋白水解度低，产品蛋白粉中短肽(寡肽)和氨基态氮含量低，不易消化吸收，间接地降低了家畜血蛋白粉的营养价值。其三是产品有血腥味，适口性差，而且还带有较深的颜色，作为食品添加剂有很大局限性，即使作为猪饲料添加剂也受一定的影响，由于其它家畜血的血腥味更重，比如牛、羊血等，因此在现有技术条件下，很难再以其为原料进行畜血蛋白粉的生产，其他畜血排放对环境污染的问题仍然存在，同时也白白浪费了宝贵的蛋白资源。

三、发明内容

本发明针对现有技术不足而提供的以新鲜家畜血为主要原料制备短肽蛋白粉的方法，旨在解决以下技术问题：

1、使血红细胞(血球)中的功能成分得到最大限度地溶出；

2、提高产品中的短肽和氨基酸含量以及消化利用率。

本发明所要解决的技术问题可通过以下技术方案得以实现。

以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法主要包括以下工艺步骤：

(1)将从屠宰场收集到的家畜血用离心机进行分离，将其分离成血浆原料液和血球原料液；

(2)血球原料液用微波-酶双效破壁法进行细胞破壁。微波-酶双效破壁的具体实施，即可先用溶菌酶进行溶壁，后用微波进行照射破壁，也可先用微波进行照射破壁，后用溶菌酶进行溶壁，优先采用前者；血红细胞(血球)经双效破壁处理后，其所含蛋白质、维生素和矿物质等营养物质可得以充分溶出。

(3)血浆与破壁血球可分别加水形成溶液，也可将血浆与破壁血球混合后再加水形成溶液，前者分别形成破壁血球水溶液和血浆水溶液，后者形成破壁血球血浆混合水溶液。水的加入量应适当，通常水的加入量使血球或/和血浆在水溶液中的重量浓度达8-10％。

(4)接上一程序，在水溶液中加入使蛋白质变性的变性剂，且在80～85℃下保温10～12分钟，形成蛋白质变性的水溶液。变性剂可选用硫酸锌，按水溶液中锌离子(

)浓度3mmol/l至5mmol/l加入。变性处理的工艺条件：温度一般为80～85℃，时间一般为10～12分钟。

(5)接上一程序，经变性处理的变性溶液在温度降到48℃～55℃后加入将蛋白质酶解为短肽蛋白的酶解酶，酶解反应达到要求后加入pH调节剂调节酶解溶液的pH值，抑制酶的活性，终止反应；

(6)接上一程序，将蛋白质酶解为短肽蛋白的酶解溶液在180℃～250℃下进行喷雾干燥，冷却后即为制备的短肽蛋白粉成品。

在上述方案中，从屠宰场收集到的血液如不能及时用离心机分离成血球原料液与血浆原料液，须在收集到的血液中加入抗凝剂，以防止血液凝固。所述抗凝剂可选用柠檬酸钠或柠檬酸三钠，抗凝剂可按6g/l至8g/l血液加入。

在上述方案中，在处理后的水溶液、变性溶液和酶解溶液中的任一溶液中加入溶液中蛋白重量3～4％的活性炭进行脱色除腥处理，处理完毕后除去活性炭。最好是在蛋白质酶解为短肽蛋白之后的酶解溶液中加入活性炭进行脱色脱腥处理。脱色脱腥的工艺条件为：温度为80℃～85℃，时间在10～12min左右，脱色脱腥完毕后采用离心法除去活性炭。

在上述方案中，用溶菌酶对血球细胞进行破壁处理的溶菌酶加入量为血球细胞总重量的0.08～0.12％。用溶菌酶进行破壁处理的条件为：破壁处理时间2～3小时，温度35℃～40℃。对血球细胞进行破壁处理的溶菌酶，其市售无种类差别，名称即为溶菌酶。

在上述方案中，对血球细胞实施微波照射的微波频率为890～950兆赫、波长为0.210～0.320米，或频率为2400～2500兆赫、波长为0.121～0.123米，功率为10～30千瓦，照射时间为1～2min。

在上述方案中，用于将蛋白质酶解为短肽蛋白的酶解酶在酶解过程中按5500～6000u/g血球和4000～4500u/g血浆加入。酶解的条件：酶解温度为48℃～55℃，酶解时间为4～6小时。酶解酶为选自中性蛋白酶、碱性蛋白酶和复合蛋白酶中的一种，所说的中性蛋白酶可为木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、Neutuase中性蛋白酶和菠萝蛋白酶等，所说的碱性蛋白酶可为2709枯草杆菌碱性蛋白酶，Alcalase碱性蛋白酶和强碱性蛋白酶等。

在上述方案中，酶解过程结束后在温度不低于55℃的条件下，以5～6mol/l柠檬酸溶液为pH调节剂将酶解溶液的pH值调节为3.5～4.0，抑制酶的活性，终止反应。

在上述方案中，还可在酶解过程进行之前，在变性溶液温度降至不高于65℃的条件下，以3～4mol/l碳酸钠溶液为pH调节剂将变性溶液的pH值调节为6.8～9.0。

在上述制备产品过程中，在收集、处理、储存和加工血液的时候要尽可能减少污染，确保血浆短肽蛋白粉和血球短肽蛋白粉中蛋白质的质量。

采用本发明公开的以家畜血制备短肽蛋白粉的方法，既可分别单独制备血球短肽蛋白粉与血浆短肽蛋白粉，又可制备血球血浆混合短肽蛋白粉。

在本发明公开的以家畜血制备短肽蛋白粉的方法中，为了完成本发明提出发明任务，本发明特别采取了一些技术措施，即用微波-酶双效破壁法对血球进行破壁，蛋白质在酶解以前先进行变性处理，酶解溶液在喷雾干燥之前进行脱色脱腥处理。

在血球短肽蛋白粉的生产过程中，采用先用溶壁酶破壁，再用微波对其进行处理的微波-酶双效破壁法对血球进行破壁，可使血球的破壁率达到95％以上，并且确保了产品的生物安全性。微波破壁的机理是，电磁波加热使细胞内部温度迅速上升，细胞内部液态水分汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁急剧破裂，形成微小的孔洞，从而可以使蛋白质等营养物质快速释放溶出。

蛋白质在酶解以前先用变性剂对其进行变性处理，可以使蛋白质酶解短肽蛋白的效率大大提高，也有效提高了酶解溶液中氨基态氮的含量，使产品的氨基酸含量有所提高。

酶解溶液在喷雾干燥之前进行脱色脱腥处理，可以脱除短肽蛋白粉产品的血腥味和血色，用作饲料添加剂或食品添加剂，可大大提高饲料与食品的适口性。特别是用于食品添加剂，须进行脱色脱腥处理。

本发明还采取了其他一些技术措施。

本发明与已有血浆蛋白粉和血球蛋白粉制造技术相比具有以下比较突出的优点和积极效果：

1、本发明在分离家畜血时采用了12000至16000r/min的高速离心设备，仅仅离心6至8分钟，就能将血浆和血球完全分离，大大缩短了生产时间，且分离效果良好。

2、本发明在血浆和血球加水溶解后加入了变性剂Zn²⁺(以硫酸锌形式加入)，使蛋白质充分变性。提高了酶作用的效果，从而有效增加了水解液中氨基态氮的含量，较之已有技术的产品，其氨基酸含量有所提高。

3、本发明采用先进的微波和酶双效破壁技术，因而能高效率的破碎红细胞的细胞膜和细胞壁，释放高品质营养物质，并且确保了产品的生物安全性。

4、本发明采用先进的生物酶制剂技术，对血浆蛋白液和血球蛋白液分别进行酶解，使不易消化利用的蛋白质酶解为易于消化利用的短肽蛋白和氨基酸，从而有效的提高了蛋白质的吸收率，同时保留了维生素、铁，钾、钙等微量元素。对血球进行酶解时采用了复合酶技术，大大提升了酶作用的效果，水解度较高。

5、本发明采用了先进的瞬时高温离心喷雾干燥技术，酶解溶液在干燥塔内离心喷洒，干燥温度达180℃～250℃，经超常规高温处理后，有效地杀灭了病原微生物，因而保证产品符合国家卫生标准，可以安全应用于各类食品和饲料添加剂。

6、本发明生产的血球短肽蛋白粉和血浆短肽蛋白粉中寡肽和氨基酸含量丰富，特别是赖氨酸含量较高，并且氨基酸组成与动物的需要比较接近或相同，具有极高的可消化性，消化利用率高；其中血球蛋白粉氨基酸含量高且平衡，消化吸收率高，适口性好，是动物尤其是哺乳期及幼龄生长期动物的高品质蛋白质原料。该两种产品具有高蛋白、高赖氨酸、高缬氨酸、高消化率、性价比优良、富含有机铁等突出的优点，且具有明显的促进生长作用，特别是用于配制断奶仔猪日粮，可缓解仔猪的生长应急反应、防止腹泻，增强仔猪免疫力和体质。

四、附图说明

附图1是本发明的一个实施例的工艺流程图。

附图2是本发明的另一个实施例的工艺流程图。

五、具体实施方式

实施例1

以家畜血制备血浆短肽蛋白粉和血球短肽蛋白粉的生产方法，包括以下工艺步骤环节：

1、采用无菌法从卫生检疫合格的屠宰场收集新鲜的家畜血液，然后迅速加入柠檬酸钠抗凝，其加入量按每升血液6g左右加入。

2、将上一工序制取好的家畜血液用不锈钢车运至加工厂，采用转速16000r/min左右的高速离心机离心8分钟左右，将家畜血液分成血浆和血球两部分，上层为淡黄色的血浆原料液，下层为暗红色的血球原料液。

3、在经上一工序分离后，对血球先用溶菌酶溶壁，之后再用微波对其进行处理。所用溶菌酶为衢州明锋化工有限公司生产，溶菌酶的加入量为血球细胞重量的0.08％左右，破壁处理时间约3小时左右，温度约40℃左右。对血球细胞实施微波照射的微波频率约为915兆赫、波长约为0.120米，功率约为15千瓦，照射时间约为2min。

4、在经溶菌酶溶壁与微波照射双效破壁处理后的血球与血浆中分别加水并搅拌均匀。水的加入量为使血球与血浆分别在水溶液中的重量浓度达8％左右。

5、在上述血球水溶液与血浆水溶液中分别加入硫酸锌变性剂对蛋白质变性处理，按水溶液中的Zn²⁺浓度3mmol/l左右加入，变性处理的工艺条件：温度为85℃左右，时间为10分钟左右。

6、接上一工序，待血浆蛋白变性溶液温度降至60℃左右时，加入浓度为4mol/lNa₂CO₃调节其pH值，将pH值调节至8左右，然后按约4500u/g血浆加入2709枯草杆菌碱性蛋白酶，搅拌均匀进行酶解。也可加入Alcalase碱性蛋白酶或强碱性蛋白酶进行酶解。加入酶解工艺条件：温度为50℃左右，时间为5小时左右。酶解处理结速后，在酶解温度条件下用6mol/l柠檬酸溶液将其pH值调至3.5左右，抑制酶的活性，而终止反应。

接上一工序，待血球蛋白变性溶液温度降至50℃左右时，加入浓度为4mol/lNa₂CO₃调节其pH值，将pH值调节至7左右，然后按约5500u/g血球加入复合蛋白酶，搅拌均匀进行酶解。复合蛋白酶为AS1.398中性蛋白酶(无锡杰能科生物工程公司)和木瓜蛋白酶(广西南宁海发生物酶制品厂)的复合物，复合比例为6∶4。酶解工艺条件：温度为55℃左右，时间为6小时左右。酶解处理结速后，在酶解温度条件下用6mol/l柠檬酸溶液将其pH值调至3.5左右，抑制酶的活性，而终止反应。

7、接上一工序，将血球蛋白酶解溶液在转速为16000r/min的高速离心机中离心分离6分钟左右，除去沉淀且收集再加以利用。然后在处理好的血浆蛋白酶解溶液和血球蛋白酶解溶液中分别加入溶液重量4％左右的活性炭进行脱色脱腥处理。脱色脱腥处理的工艺条件为：温度为80℃左右，时间为12min左右。

8、经以上工序处理后的血浆蛋白酶解溶液和血球蛋白酶解溶液分别输送到干燥塔内各自单独进行离心喷雾干燥，血浆蛋白酶解溶液和血球蛋白酶解溶液迅速转变为固态的血浆短肽蛋白粉和血球短肽蛋白粉，冷却后即为制备的成品血浆短肽蛋白粉和血球短肽蛋白粉。干燥温度为220℃左右。

实施例2

以家畜血制备血浆短肽蛋白粉和血球短肽蛋白粉的生产方法，包括以下工艺步骤环节：

1、采用无菌法从卫生检疫合格的屠宰场收集新鲜的家畜血液，然后迅速加入柠檬酸三钠抗凝剂，其加入量按每升血液8g左右加入。

2、上一工序制取好的家畜血液用不锈钢车运至加工厂，采用转速12000r/min左右的高速离心机离心6分钟左右，将家畜血液分成血浆和血球两部分，上层为淡黄色的血浆原料液，下层为暗红色的血球原料液。

3、对经上一工序分离后的血球先用微波对其实施微波照射破壁处理，之后再用溶菌酶对其进行破壁处理。所用溶菌酶为衢州明锋化工有限公司生产，溶菌酶的加入量为血球细胞重量的0.12％左右，破壁处理的条件为：破壁处理时间约3小时左右，温度约40℃左右。对血球细胞实施微波照射的微波频率约为925兆赫、波长约为0.120米，功率约为25千瓦，照射时间约为1min。

4、经微波照射与溶菌酶破壁双效破壁处理后的血球与血浆混合后加水进行水溶解，并搅拌均匀。水的加入量为使血球与血浆在水溶液中的重量浓度达10％左右。

5、在上述血球与血浆混合水溶液中加入硫酸锌变性剂对蛋白质变性处理，按水溶液中的Zn²⁺浓度5mmol/l左右加入。变性处理的工艺条件：温度为80℃左右，时间为12分钟左右。

6、接上一工序，待血浆血球混合蛋白变性溶液温度降至55℃左右时，加入浓度为4mol/lNa ₂ CO ₃ 调节其pH值，将pH值调节至9左右，然后按约5000u/g血浆加入复合蛋白酶，搅拌均匀进行酶解。复合蛋白酶为AS1.398中性蛋白酶和无花果蛋白酶的复合物，复合比例为6：4。酶解工艺条件：温度为52℃左右，时间为6小时左右。酶解处理结速后，在酶解温度条件下用5mol/l柠檬酸溶液将其pH值调至4左右，抑制酶的活性，而终止反应。

7、接上一工序，在处理好的血浆血球混合蛋白酶解溶液中加入溶液重量3％左右的活性炭进行脱色脱腥处理。脱色脱腥处理的工艺条件为：温度为85左右，时间为10min左右。

8、经以上工序处理后的血浆血球混合蛋白酶解溶液输送到干燥塔内进行离心喷雾干燥，血浆血球混合蛋白酶解溶液迅速转变为固态的血浆血球短肽蛋白粉，冷却后即为成品血浆血球短肽蛋白粉。干燥温度为250℃左右。

Claims (8)

1、一种以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于主要包括以下工艺步骤：

(1)将收集到的家畜血用离心机分离成血浆和血球；

(2)血球原料液用微波—酶双效破壁法进行细胞破壁，微波—酶双效破壁是先用溶菌酶进行溶壁，后用微波进行照射破壁，或者先用微波进行照射破壁，后用溶菌酶进行溶壁；

(3)血浆与破壁血球分别加水溶解或血浆与破壁血球混合后加水溶解，形成血浆水溶液、破壁血球水溶液或破壁血球血浆混合水溶液；

(4)接上一程序，在水溶液中加入使蛋白质变性的变性剂，且在80～85℃下保温10～12分钟，形成使蛋白质发生变性的水溶液，所述变性剂为硫酸锌，且溶液中锌离子浓度为3mmol/L至5mmol/L；

(5)接上一程序，经变性处理的变性溶液在温度降到48℃～55℃后加入将蛋白质酶解为短肽蛋白的酶解液，酶解反应达到要求后加入pH调节剂调节酶溶液的pH值，抑制酶的活性，终止反应，其中用于将蛋白质酶解为短肽蛋白的酶在酶解过程中按5500～6000u/g血球和4000～4500u/g血浆加入，酶解温度为48℃～55℃，酶解时间为4～6小时，酶解酶为选自中性蛋白酶、碱性蛋白酶和复合蛋白酶中的一种，所说的中性蛋白酶为木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶或菠萝蛋白酶，所说的碱性蛋白酶为2709枯草杆菌碱性蛋白酶、Alcalase碱性蛋白酶或强碱性蛋白酶；

(6)接上一程序，将蛋白质酶解为短肽蛋白的酶解溶液在180℃～250℃下进行喷雾干燥，冷却后即为制备的短肽蛋白粉成品。

2、根据权利要求1所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于在从屠宰场收集到的血液中加入抗凝剂，以防止血液凝固。

3、根据权利要求1所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于在处理后的水溶液、变性溶液和酶解溶液中的任一溶液中加入溶液蛋白质重量3～4％的活性炭进行脱色除腥处理，处理完毕后除去活性炭。

4、根据权利要求1所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于所说的抗凝剂为柠檬酸钠或柠檬酸三钠，抗凝剂按6g至8g/l血液加入。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于所说的溶菌酶加入量为血球细胞的0.08～0.12％，用溶菌酶进行破壁处理的条件为：破壁处理时间2～3小时和温度35～40℃。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于对血球细胞实施照射的微波频率为890～950兆赫、波长为0.210～0.320米，功率为10～30千瓦且照射时间为1～2分钟，或频率为2400～2500兆赫、波长为0.121～0.123米，功率为10～30千瓦且照射时间为1～2min。

7、根据权利要求1或2或3或4所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于酶解过程结束后在温度不低于55℃的条件下，以浓度为5～6mol/l柠檬酸溶液为pH调节剂将酶解溶液的pH值调节为3.5～4.0，抑制酶的活性，终止反应。

8、根据权利要求1或2或3或4所述的以家畜血为原料制备短肽蛋白粉的方法，其特征在于酶解过程进行之前，在变性溶液温度降至不高于65℃的条件下，以浓度为3～4mol/l碳酸钠溶液为pH值调节剂将变性溶液的pH值调节为6.8～9.0。

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